探索Microchip UTC2000评估套件：开启USB Type - C技术新征程

在当今电子技术飞速发展的时代，USB Type - C接口凭借其可逆性、高速数据传输和强大的供电能力，成为了电子设备连接的主流选择。Microchip的UTC2000评估套件为我们深入了解和应用USB Type - C技术提供了一个绝佳的平台。今天，我们就来详细探讨一下这个评估套件。

文件下载：EVK-UTC2000.pdf

一、评估套件概述

UTC2000评估套件旨在展示由UTC2000基本Type - C控制器实现的USB Type - C电缆操作的外形尺寸和可逆性。该套件包含下游端口板（EVB - UTC2000 - DFP）、上游端口板（EVB - UTC2000 - UFP）和一根USB Type - C电缆。通过这个套件，我们可以使用标准的USB 2.0或USB 3.1 Gen 1主机端口、UTC2000 EVK和任何USB 2.0或USB 3.1 Gen 1设备来演示基本的USB Type - C连接。

1.1 套件特点

• 端口转换功能：EVB - UTC2000 - DFP能将任何USB Type - A端口转换为USB Type - C端口，而EVB - UTC2000 - UFP可将任何USB设备转换为USB Type - C设备。这一特性极大地扩展了设备的兼容性，让传统设备也能享受到USB Type - C的便利。
• 广泛的兼容性：该套件与USB 2.0和USB 3.1 Gen 1主机端口及设备兼容，为不同类型的设备提供了无缝连接的可能。
• 多种充电模式支持：支持基本的USB Type - C 5V充电，包括传统的500mA（USB 2.0）/900mA（USB 3.1 Gen 1）、1.5A和3.0A充电模式。这使得我们可以根据不同设备的需求选择合适的充电电流，提高充电效率。
• LED状态指示：下游端口板（DFP）和上游端口板（UFP）上都配备了LED状态指示灯，方便我们实时了解设备的工作状态。例如，DFP板上有5V板电源指示灯、“过流”和“故障”指示灯以及插头方向指示灯；UFP板上有5V板电源指示灯、传统、1.5A和3.0A充电检测指示灯。
• 可逆USB Type - C插座：USB Type - C插座的可逆设计让我们在连接设备时无需担心插头方向，使用更加便捷。
• USB 3.1被动Type - C电缆：配套的电缆支持高速数据传输，满足了我们对数据传输速度的需求。

二、使用前的准备

2.1 套件内容

UTC2000评估套件包含以下基本设备：

• EVB - UTC2000 - DFP评估板
• EVB - UTC2000 - UFP评估板
• USB Type - C电缆

2.2 启动和测试

2.2.1 设置和要求

• EVB - UTC2000 - DFP：使用前，将SW1滑动到传统充电模式。然后，将设备插入任何USB Type - A的USB 2.0或USB 3.1 Gen 1主机端口。此时，任何USB Type - C设备都可以连接到USB Type - C端口。通过反向连接USB Type - C电缆，还可以演示其可逆性。
• EVB - UTC2000 - UFP：将其连接到任何USB Type - C主机或集线器端口。如果没有原生的USB Type - C主机，也可以使用EVB - UTC2000 - DFP板。将USB 2.0或USB 3.1 Gen 1设备插入EVB - UTC2000 - UFP的Type - A插座（J2），设备即可正常使用。

2.2.2 传统充电操作

EVB - UTC2000 - DFP板默认配置为传统的500mA（USB 2.0）/900mA（USB 3.1 Gen 1）充电模式。确保SW1处于“Lgcy”位置，此时开关将选择56 kΩ CC1/CC2 Rp上拉电阻，并将CFG_SEL电压设置到适当水平。当在传统充电模式下将EVB - UTC2000 - DFP板连接到EVB - UTC2000 - UFP时，EVB - UTC2000 - UFP上的“Legacy”充电能力LED指示灯（D4）将亮起。

2.2.3 1.5A充电操作

为了保护计算机免受可能的过流问题影响，1.5A和3.0A模式默认是禁用的。要测试1.5A充电模式，需要执行以下步骤：

1. 移除R15和R17的56k Rp上拉电阻。
2. 使用22k、0402封装的电阻填充R18和R23。
3. 将SW1设置到“1.5A”位置。
4. 移除R3，以隔离EVB - UTC200 - DFP上的5V域与主机PC上的5V域。
5. 按照3.1.1节的说明连接外部电源。

当在1.5A充电模式下将EVB - UTC2000 - DFP板连接到EVB - UTC2000 - UFP时，EVB - UTC2000 - UFP上的“1.5A”充电能力LED指示灯（D3）将亮起。

2.2.4 3.0A充电操作

测试3.0A充电模式的步骤与1.5A充电模式基本相同，同样需要移除R15和R17的56k Rp上拉电阻，填充R18和R23，设置SW1到“3.0A”位置，移除R3并连接外部电源。当在3.0A充电模式下连接两块板时，EVB - UTC2000 - UFP上的“3.0A”充电能力LED指示灯（D2）将亮起。

三、硬件配置

3.1 电源来源

• EVB - UTC2000 - DFP：有两种供电方式。一是通过连接的主机端口提供的5V VBUS供电，但在这种方式下，不要将SW1设置在1.5A或3.0A模式并尝试吸取1.5A或3.0A电流，因为传统的USB Type - A主机端口通常无法支持如此大的电流。二是可以连接外部5V电源到TP1来测试1.5A和3.0A充电。连接外部电源时，务必移除R3零欧姆电阻，以防止电压反向驱动到主机/集线器端口。
• EVB - UTC2000 - UFP：始终由其所连接的下游端口提供的VBUS供电。

3.2 LED指示灯

3.2.1 EVB - UTC2000 - DFP的LED指示灯

参考标识	标签	描述
D2	“VBUS IN”	指示5V板电源存在
D3	“VBUS ON”	指示5V正在提供给Type - C端口的VBUS
D4	“FAULT”	指示发生过压或过流事件，此指示灯将在板电源循环时复位
D5	“OVRCUR”	指示正在发生过流事件，此信号由5V端口电源控制器驱动
D6	“PLUG ORIENT”	指示PLUG_ORIENTATION#信号的状态，亮起时表示PLUG_ORIENTATION被UTC2000驱动为低电平

3.2.2 EVB - UTC2000 - UFP的LED指示灯

参考标识	标签	描述
D1	“VBUS IN”	指示从USB Type - C连接向EVB - UTC2000 - UFP提供了有效的VBUS（5.5V - 4.0V），并且5V正传递到USB Type - A插座
D2	“3A”	指示检测到3.0A能力的DFP连接
D3	“1.5A”	指示检测到1.5A能力的DFP连接
D4	“Legacy”	指示检测到传统的500mA（USB 2.0）/900mA（USB 3.1 Gen 1）能力的DFP连接

3.3 开关

EVB - UTC2000 - DFP上有一个SW1开关，标签为“Lgcy -- 1.5A -- 3A”，用于选择DFP的操作模式，包括“Lgcy”、“1.5A”和“3.0A”。该板默认配置为传统模式，关于测试1.5A/3.0A模式的信息可参考2.2.2/2.2.3节。

3.4 连接器

3.4.1 EVB - UTC2000 - DFP的连接器

参考标识	类型	标签	描述
J1	1x5 Header	-	5针调试头（仅供Microchip内部使用）
J2	USB 3.1 Gen 1 Type - A Plug	-	Type - A公插头
J3	USB 3.1 Gen 1 Type - C Receptacle	-	Type - C插座

3.4.2 EVB - UTC2000 - UFP的连接器

参考标识	类型	标签	描述
J1	1x5 Header	-	5针调试头（仅供Microchip内部使用）
J2	USB 3.1 Gen 1 Type - A Plug	-	USB Type - A插座
J3	USB 3.1 Gen 1 Type - C Receptacle	-	USB Type - C插座
J4	Load Loop	-	可在该负载环路和GND（J1的3脚）之间连接外部负载

3.5 测试点

• EVB - UTC2000 - DFP：有两个测试点，TP1为通孔，可作为5V探测点或外部5V电源点；TP2为通孔，是GND。
• EVB - UTC2000 - UFP：没有可用的测试点。

四、总结

Microchip的UTC2000评估套件为电子工程师提供了一个全面的平台，用于探索和开发USB Type - C技术。通过该套件，我们可以深入了解USB Type - C的各种特性和功能，包括端口转换、充电模式、可逆性等。在实际应用中，我们可以根据不同的需求对套件进行配置和测试，以满足各种设备的连接和充电要求。

你在使用这个评估套件的过程中遇到过哪些问题呢？你对USB Type - C技术还有哪些疑问或想法？欢迎在评论区分享你的经验和见解。